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Kann Licht als Neurotransmitter fungieren?

Kann Licht als Neurotransmitter fungieren?


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Jedes Tier mit einem Auge hat Photorezeptoren, die im Wesentlichen lichtempfindliche Neuronen sind. Grünalgen haben Channelrhodopsin, das sind Ionenkanäle, die sich als Reaktion auf Licht öffnen und schließen. Das Nervensystem und seine molekularen Komponenten haben sich eindeutig so entwickelt, dass sie Licht effektiv nutzen.

Ich frage mich, ob Licht im klassischen Sinne als Neurotransmitter fungieren kann; das heißt, die präsynaptische Zelle setzt ein Photon frei, das durch den synaptischen Spalt wandert und mit einem Rezeptor interagiert, wodurch die postsynaptische Zelle depolarisiert wird. Licht kann erzeugt werden in vivo durch Chemilumineszenz und wie bei Channelrhodopsin können verschiedene Proteine ​​als Reaktion auf unterschiedliche Wellenlängen oder Intensitäten aktiviert werden. Ich vermute, dies wäre viel schneller als die herkömmliche chemische Signalübertragung.


Ich glaube nicht, dass es einen theoretischen Grund gibt, warum dies nicht möglich wäre. Ich denke jedoch, dass es einige praktische Probleme mit einem System geben könnte, das auf Lichtsignalisierung beruht.

1) Es wäre störanfällig. Viele biolumineszierende Organismen sind transparent, sodass andere Lichtquellen eine postsynaptische Zelle depolarisieren könnten. Licht durchdringt auch Gewebe in Organismen, die nicht transparent sind. Blaues Licht kann 2 mm menschliches Gewebe durchdringen und höhere Wellenlängen wie rotes Licht können dies mehr als verdoppeln. Ich konnte jedoch sehen, dass Licht beim Quorum-Sensing Signalmoleküle ersetzt.

2) Neurotransmitter sind nicht wirklich ein limitierender Faktor für die Geschwindigkeit des Nervensystems. Ein monosynaptischer Reflex, der eine kurze Strecke zurücklegt, kann 30 Millisekunden dauern, aber die Übertragung von Neurotransmittern beträgt nur 1 dieser Millisekunden. In komplizierteren Nervenbahnen kann die Geschwindigkeit von Neurotransmittern nur 1/100 der Zeit ausmachen. Wenn wir uns also nur eine zeitsparende Verbesserung des Nervensystems vorstellen, sind faseroptische Neuronen der richtige Weg.


Es gibt vier Hauptkriterien zur Identifizierung von Neurotransmittern, diese sind sehr streng für die Definition von etwas als Neurotransmitter oder nicht.

  1. Die Chemikalie (in Ihrem Fall Licht) muss im Neuron synthetisiert werden oder anderweitig darin vorhanden sein.
  2. Wenn das Neuron aktiv ist, muss die Chemikalie freigesetzt werden und in einem Ziel eine Reaktion hervorrufen.
  3. Die gleiche Reaktion muss erhalten werden, wenn die Chemikalie experimentell auf dem Ziel platziert wird.
  4. Es muss ein Mechanismus vorhanden sein, um die Chemikalie von ihrem Aktivierungsort zu entfernen, nachdem ihre Arbeit erledigt ist.

Mir ist derzeit nicht bekannt, dass Licht diese Kriterien erfüllt, daher kann es nicht als Neurotransmitter katalogisiert werden. Dies ist die Definition, die ich in Wikipedia gefunden habe, aber Sie finden sie auch in jedem neurowissenschaftlichen Lehrbuch wie Kandel oder Purves


Die wichtigsten hemmenden Neurotransmitter

Neurotransmitter sind Substanzen, die im Körper synthetisiert werden und als chemische Botenstoffe wirken und das Signal von einem Neuron über die Synapse an die Zielzelle weiterleiten. Es gibt zwei allgemeine Arten dieser Substanzen, die erregenden und die hemmenden Neurotransmitter.


Warum Ökonomen Biologie studieren sollten

In gewisser Weise ist dies ein Segen. Durch das Ignorieren von Dopamin, einem Neurotransmitter, der mit der Chemie des Vergnügens im Gehirn verbunden ist, folgen Ökonomen der Tradition, die tieferen Fragen des menschlichen Glücks zu vermeiden, um sich auf leichter beherrschbare Probleme zu konzentrieren. Diese Tradition geht auf die Zeit zurück, als der Beruf sich klugerweise von Jeremy Benthams quixotischer Suche nach der genauen Messung von Lust und Schmerz fernhielt. Ökonomen nähern sich der Psychologie des Vergnügens mit Demut, Sparsamkeit und Umsicht. Es gibt keine wissenschaftliche Möglichkeit, das Nutzenniveau verschiedener Personen zu vergleichen, intoniert Edwin Mansfield in einer kursiv gedruckten Passage aus seinem Wirtschaftslehrbuch. Alle Lehrbücher stimmen darin überein, sich auf einfachere Dinge wie Einkommen und Preise zu konzentrieren. Ökonomen wissen oder interessieren sich nicht dafür, warum Sie Eis mögen, sie wollen nur wissen, was Sie tun, wenn der Preis steigt.

Indem sie sich auf einfachere Fragen konzentrieren, entgehen Ökonomen der Verstrickung in die labyrinthischen Feinheiten des menschlichen Gehirns. Vergleichen Sie den Erfolg vorsichtiger Ökonomen mit den Misserfolgen unerschrockener Freudscher Psychologen, die in die dunklen Tiefen des Geistes vordrangen und so wenig herausbrachten, was die Zeit überdauert hat.

Frühe Ökonomen waren klug, Nuancen des Gehirns zu ignorieren, weil diese Nuancen kaum verstanden wurden. Zu Benthams Tagen war die Phrenologie der neueste Stand der Hirnforschung – die Idee, dass man den Charakter einer Person lesen kann, indem man die Konturen ihres Schädels fühlt. Aber im Gegensatz zu ihren Kollegen vor ein paar Jahrzehnten können Ökonomen von heute dank der Fortschritte in den Neurowissenschaften, der Evolutionsbiologie, Primatologie, Ethologie und anderen Bereichen auf eine Fülle von Informationen über die Physiologie des Vergnügens zugreifen. Jüngste Entdeckungen und Technologien ermöglichen es Forschern aller Couleur, mehr darüber zu erfahren, was in der einst undurchschaubaren Blackbox vor sich geht, die Ökonomen die Nutzenfunktion nennen.

Siehe “Freud and the Cocaine Episode” von Jean Chiriac für eine Zusammenfassung von Freuds Experimenten. Denken Sie daran, dass Kokain zu dieser Zeit keine illegale Droge war.

Stellen Sie sich zum Beispiel vor, Freud könnte seine Experimente mit Kokain mit der heutigen Technologie durchführen. Er hätte mit Hilfe der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) genau die Teile seines Gehirns beobachten können, die durch sein Verlangen aktiviert wurden. Er könnte die Torheit gesehen haben, das Medikament als Heilmittel gegen “Melancholie zu verschreiben.” Zeug und erzeugt einen unvergesslichen euphorischen Rausch. (Es ist, als ob ein Kindergeld, das einst von einem anspruchsvollen Elternteil ausgezahlt wurde, jetzt von einem Jackpot-Spielautomaten verschüttet würde.) Aber der Dopamin-Splurge ist nur von kurzer Dauer, das Gehirn stellt sich bald um, um die Flut zu stoppen, was zu den Der Konsument braucht viel Kokain, um sich normal zu fühlen. Auf Wiedersehen, Euphorie, hallo, Sucht.

Ausgefeilte Technologien wie PET-Scans weisen darauf hin, dass das Hedonimeter von Bentham – die Maschine zur Messung des Nutzens – möglicherweise doch keine so verrückte Idee ist. Sollte so etwas jemals perfektioniert werden, würde es wahrscheinlich den Kern der Wohlfahrtsökonomie und der öffentlichen Politik erschüttern. Stellen Sie sich einen Nachtrag zu Ihrer W2-Erklärung vor, der Ihre jährliche Anzahl von “utils” enthält. Es ist jetzt nur noch Science-Fiction, aber vielleicht werden eines Tages funktionierende Hedonimeter neue und dornige Probleme in der Wirtschaftspolitik und Ethik aufwerfen.

Es gibt andere Entwicklungen in der Physiologie des Nutzens, die ebenso radikal sind, und sie sind bereits da. In den letzten zwölf Jahren haben immer mehr Menschen ihre Gehirnchemie verändert, indem sie ihren Serotoninspiegel mit Medikamenten wie Prozac erhöht haben. Serotonin ist wie Dopamin ein Neurotransmitter, der an der Erfahrung von Vergnügen beteiligt ist, insbesondere der Art, die aus einem hohen Status in der Peergroup resultiert. Medikamente wie diese bieten den Menschen die Möglichkeit, ihre Nutzenfunktionen buchstäblich zu wählen, eine Entscheidung, die meines Wissens von Ökonomen nicht viel analysiert wurde.

Aber es braucht weder Fantasie noch ausgeklügelte Technologie, um Ökonomie und Biologie zu verbinden. Erkenntnisse aus dem einfachen Biologieunterricht der alten High School – oder High School tanzt übrigens – grundlegende Erkenntnisse über die Funktionsweise der Nutzenfunktion beitragen können. Ziehen Sie die Möglichkeit in Betracht, dass sich die Nutzfunktionen von Männern und Frauen aus biologischen Gründen aufgrund unterschiedlicher Reproduktionsfähigkeit unterscheiden könnten. Eine typische Frau produziert in ihrem ganzen Leben nur etwa 400 lebensfähige Eizellen, ein typischer Mann produziert an nur einem Tag genug Sperma, um ein Land von der Größe Japans zu bevölkern. Obwohl die Gebote der Evolutionsbiologie – überleben und reproduzieren – für Männer und Frauen gleichermaßen gelten, unterscheiden sich ihre Mittel zur Erreichung dieser Ziele. Ein Mann kann buchstäblich „vorgehen und sich vermehren“, aber eine Frau kann nur vorgehen und hinzufügen.

Dieser Interessenkonflikt zwischen den Geschlechtern wurde zuerst von Charles Darwin bemerkt und später von Angus John Bateman formalisiert und getestet
in seinen bahnbrechenden Experimenten mit Fruchtfliegen, die erstmals 1948 veröffentlicht wurden. 1 Bateman fand heraus, dass männliche Fruchtfliegen, die promiskuitiv waren, mehr ihrer Gene vererbten als monogome Männchen. Aber für Frauen war Monogomie der Weg, um die Prävalenz ihrer Gene in zukünftigen Generationen zu erhöhen. Männlich-weibliche Unterschiede im menschlichen Sexualverhalten werden normalerweise beim High-School-Tanz oder ähnlichem aus erster Hand erlebt. Das Stereotyp von eifrigen Jungen, die widerspenstige Mädchen verfolgen, ist zwar nicht allgemein gültig, aber dennoch nahe am Ziel. Mehrere psychologische Studien weisen darauf hin, dass Männer in der Regel ein stärkeres Verlangen nach kurzfristigen sexuellen Beziehungen haben.

Das eifrigere Streben von Männern nach kurzfristigem Sex oder “Bateman Principal” ist in vielerlei Hinsicht für die Wirtschaft relevant. Die schlimmste wirtschaftliche Katastrophe für eine Familie, insbesondere für Frauen und Kinder, ist die Scheidung. Eine der häufigsten Scheidungsursachen ist Untreue. Und der Bateman-Effekt beleuchtet das Problem der Untreue, indem er seine biologischen Wurzeln anspricht.

Ökonomen untersuchen zwar Dinge wie Paarung, Ehe- und Familienverhalten, aber angesichts von Konzepten wie dem Bateman-Prinzip ist erstaunlich, dass sie dem Männlichen gegenüber dem Weiblichen kaum eine besondere Rolle zuordnen. Ehepartner könnten genauso gut die Personen 1 und 2 sein. Ich vermute, dass ein Teil der Zurückhaltung von Sozialwissenschaftlern, sich offensichtlichen Geschlechtsunterschieden zu stellen, aus Bedenken hinsichtlich der politischen Korrektheit kommt. Geschlechtsunterschiede im Verhalten erhalten mehr Aufmerksamkeit von Stand-Up-Comics. Ich gehe jedoch davon aus, dass sich diese Bedenken aufgrund der hervorragenden jüngsten Arbeiten feministischer Wissenschaftlerinnen aus verschiedenen Bereichen – insbesondere Anthropologie und Primatologie –, die sich mit Fragen der Reproduktionsbiologie befassen, verflüchtigen werden, und wahrscheinlich bald. Keiner von ihnen würde wahrscheinlich von Diskussionen über das Bateman-Prinzip beleidigt sein. Einige, wie die Verhaltensökologin Sarah Blaffer Hrdy, haben Batemans Modell mit Hilfe von Logik und Beweisen in Frage gestellt. Aber das ist Wissenschaft, nicht Politik.

Die wirtschaftlichen Auswirkungen von Geschlechtsunterschieden in Nutzenfunktionen gehen über das Familienverhalten hinaus. Es gibt zum Beispiel immer mehr Hinweise darauf, dass Männer anders investieren als Frauen. Sie neigen dazu, aktivere Trader zu sein, größere Risiken einzugehen und zumindest in einer Studie niedrigere Renditen zu erzielen. Biologen führen die männliche Risikobereitschaft auf reproduktive Bedenken zurück. Männer, die sich vermehren, sind bei den “Mating-Sweeps” erfolgreich, indem sie ihre Gene überproportional verbreiten, aber das Erreichen des “alpha” Status erfordert das Eingehen von Risiken.

Aber all diese Gehirnchemikalien und Gene – malen sie den freien Willen in eine immer kleiner werdende Ecke? Wenn es in der Ökonomie um Wahlmöglichkeiten geht, würde dann eine erhöhte Aufmerksamkeit für diese sogenannten “festverdrahteten” Kräfte nicht die wirtschaftliche Entscheidungsfindung letztendlich in den Schatten stellen? Die Antwort ist ein klares Nein.

In den späten 1970er ’er Jahren Zeit Das Titelblatt des Magazins tat dem aufstrebenden Gebiet der Soziobiologie keinen Gefallen, indem es ein Porträt eines Paares mit glasigen Augen zeigte, das an Marionettenschnüren befestigt war und vermutlich Gene bedeuten sollte. Dies ist nicht einmal eine Karikatur, es ist eine grobe Falschdarstellung. Gene kontrollieren uns nicht, und Sie brauchen keine ausgefallenen biologischen Argumente, um zu verstehen, warum, nur einfache Arithmetik. Eine der großen Überraschungen des Humangenomprojekts ist, wie wenige Gene wir haben – 30.000 statt der erwarteten 100.000. Aber selbst 100.000 Gene würden nicht ausreichen, um unser Verhalten für alle Fälle zu „kontrollieren“. Fest verdrahtetes Verhalten tritt auf, wenn Sie Ihre Hand von einem heißen Herd wegziehen, bevor Sie es merken. Die meisten unserer Aktionen passieren nicht auf diese Weise. Tatsächlich interpretiert die Evolutionsbiologie die Fähigkeit, in einer sich schnell verändernden Umgebung Entscheidungen zu treffen, als eine wichtige Anpassung. Die Fähigkeit, über neue Probleme nachzudenken und unter unsicheren und ungewohnten Bedingungen zu wählen, hilft uns zu überleben und uns fortzupflanzen.

Der genetische Determinismus ist nicht der einzige Trugschluss, der die biologische Forschung belastet. Ein anderer ist das altersschwache Schlagwort “Nature versus Nurture.” Natur, d. h. genetisch bedingte Fähigkeiten und Neigungen, soll funktionieren im Konzert mit Pflege (d. h. Umwelt). Das Gehirn eines Kleinkindes leuchtet automatisch auf, um neue Wörter zu empfangen, aber um sie zu lernen, muss es sie zuerst hören. Was also erklärt ihr Wissen über Wörter, die Fähigkeit, sie zu speichern oder die Möglichkeit, sie zu hören? Ich werde an das Zen-Rätsel erinnert: “Wie klingt das Klatschen einer Hand?” Das ist eine schwierige Frage, über die ich nicht lange nachdenken möchte.

Die “entweder-oder”-Qualität der Natur-Pflege-Debatte hat viel Leid verursacht. Hitler bevorzugte die Natur und dachte, dass Menschen wie Hühner gezüchtet werden könnten. Stalin und Mao bevorzugten die Erziehung und dachten, Menschen könnten wie Seehunde trainiert werden. Jeder hatte ein dummes Modell der menschlichen Natur.

Das Verständnis des menschlichen Verhaltens erfordert mehr Wissen über die Nutzenfunktion – um zu verstehen, warum uns die Dinge wichtig sind, die uns wichtig sind – zusammen mit Wissen über Preise, Einkommen und wie wir Entscheidungen treffen. Mit anderen Worten, die Zeit ist reif, Biologie und Ökonomie zu verbinden.


Wie Ihre Gedanken Ihr Gehirn, Ihre Zellen und Gene verändern

Jede Minute eines jeden Tages reagiert Ihr Körper physisch, verändert sich buchstäblich als Reaktion auf die Gedanken, die Ihnen durch den Kopf gehen.

Es hat sich immer wieder gezeigt, dass das bloße Nachdenken über etwas dazu führen kann, dass Ihr Gehirn Neurotransmitter freisetzt, chemische Botenstoffe, die es ihm ermöglichen, mit Teilen von sich selbst und Ihrem Nervensystem zu kommunizieren. Neurotransmitter steuern praktisch alle Funktionen Ihres Körpers, von Hormonen über die Verdauung bis hin zu Glück, Traurigkeit oder Stress.

Studien haben gezeigt, dass Gedanken allein Sehkraft, Fitness und Kraft verbessern können. Der Placebo-Effekt, wie er beispielsweise bei Scheinoperationen und Scheindrogen beobachtet wird, funktioniert durch die Kraft des Denkens. Es hat sich gezeigt, dass Erwartungen und erlernte Assoziationen die Chemie und Schaltkreise des Gehirns verändern, was zu echten physiologischen und kognitiven Ergebnissen führt, wie weniger Müdigkeit, niedrigere Reaktion des Immunsystems, erhöhte Hormonspiegel und weniger Angst.

In Das Absichtsexperiment: Mit deinen Gedanken dein Leben und die Welt verändern, Lynne McTaggart schreibt:

Eine umfangreiche Forschung zur Erforschung der Natur des Bewusstseins, die seit mehr als dreißig Jahren in renommierten wissenschaftlichen Institutionen auf der ganzen Welt durchgeführt wird, zeigt, dass Gedanken in der Lage sind, alles von den einfachsten Maschinen bis hin zu den komplexesten Lebewesen zu beeinflussen. Diese Beweise deuten darauf hin, dass menschliche Gedanken und Absichten ein tatsächliches physisches „Etwas“ mit erstaunlicher Kraft sind, unsere Welt zu verändern. Jeder Gedanke, den wir haben, ist greifbare Energie mit der Kraft, sich zu verwandeln. Ein Gedanke ist nicht nur ein Ding ein Gedanke ist ein Ding, das andere Dinge beeinflusst.

Deine Gedanken formen dein Gehirn

Jeder Gedanke, den Sie haben, verursacht neurochemische Veränderungen, einige vorübergehend und einige dauerhaft. Wenn Menschen beispielsweise bewusst Dankbarkeit praktizieren, erhalten sie einen Schub an belohnenden Neurotransmittern wie Dopamin und erleben eine allgemeine Alarmierung und Aufhellung des Geistes, die wahrscheinlich mit mehr neurochemischen Noradrenalin korreliert.

In einer Studie wurden hochverliebten College-Studenten Bilder ihrer Süßen gezeigt, und ihr Gehirn wird im Nucleus caudatus, einem Belohnungszentrum, aktiver, was ihnen diese Verliebtheit verleiht. Als sie aufhörten, sich die Bilder anzusehen, schliefen ihre Belohnungszentren wieder ein.

Was durch deinen Geist fließt, formt auch dein Gehirn auf dauerhafte Weise. Stellen Sie sich Ihren Geist als die Bewegung von Informationen durch Ihr Nervensystem vor, die auf physischer Ebene alle elektrischen Signale sind, die hin und her laufen, von denen die meisten unterhalb Ihres Bewusstseins ablaufen. Wenn ein Gedanke durch Ihr Gehirn reist, feuern Neuronen auf unterschiedliche Weise zusammen, basierend auf den spezifischen Informationen, die verarbeitet werden, und diese Muster der neuronalen Aktivität verändern tatsächlich Ihre neuronale Struktur.

Beschäftigte Regionen des Gehirns beginnen, neue Verbindungen miteinander herzustellen, und bestehende Synapsen, die Verbindungen zwischen Neuronen, die mehr Aktivität erfahren, werden stärker, zunehmend empfindlicher und beginnen, mehr Rezeptoren aufzubauen. Außerdem werden neue Synapsen gebildet.

Ein Beispiel dafür sind die bekannten Londoner Taxifahrer-Studien, die zeigten, dass je länger jemand Taxi gefahren ist, desto größer sein Hippocampus, ein Teil des Gehirns, der für das visuell-räumliche Gedächtnis zuständig ist. Ihre Gehirne erweiterten sich buchstäblich, um den kognitiven Anforderungen der Navigation durch Londons Straßengewirr gerecht zu werden. Die Forschung hat auch die zahlreichen Vorteile der Meditation für Ihr Gehirn bewiesen und gezeigt, dass Meditation messbare Ergebnisse liefert, von Veränderungen des Volumens der grauen Substanz über reduzierte Aktivität in den "Ich"-Zentren des Gehirns bis hin zu einer verbesserten Konnektivität zwischen Gehirnregionen.

Deine Gedanken programmieren deine Zellen

Ein Gedanke ist ein elektrochemisches Ereignis, das in Ihren Nervenzellen stattfindet und eine Kaskade von physiologischen Veränderungen hervorruft. Der Artikel "Wie deine Gedanken deine Zellen programmieren" erklärt es so:

Es gibt Tausende und Abertausende von Rezeptoren in jeder Zelle unseres Körpers. Jeder Rezeptor ist spezifisch für ein Peptid oder Protein. Wenn wir Wut, Traurigkeit, Schuld, Aufregung, Glück oder Nervosität haben, setzt jede einzelne Emotion ihre eigene Flut von Neuropeptiden frei. Diese Peptide strömen durch den Körper und verbinden sich mit jenen Rezeptoren, die die Struktur jeder Zelle als Ganzes verändern. Interessant wird es, wenn sich die Zellen tatsächlich teilen. Wenn eine Zelle einem bestimmten Peptid stärker ausgesetzt war als andere, hat die neue Zelle, die durch ihre Teilung entsteht, mehr von dem Rezeptor, der mit diesem spezifischen Peptid übereinstimmt. Ebenso wird die Zelle auch weniger Rezeptoren für Peptide haben, denen ihre Mutter-/Schwesterzelle nicht so oft ausgesetzt war.

Wenn Sie also Ihre Zellen mit Peptiden aus negativen Gedanken bombardieren, programmieren Sie Ihre Zellen buchstäblich so, dass sie in Zukunft mehr von den gleichen negativen Peptiden erhalten. Was noch schlimmer ist, ist, dass Sie die Anzahl der Rezeptoren positiver Peptide auf den Zellen verringern, wodurch Sie mehr zu Negativität neigen.

Jede Zelle Ihres Körpers wird etwa alle zwei Monate ersetzt. Die gute Nachricht ist also, dass Sie Ihre pessimistischen Zellen so umprogrammieren können, dass sie optimistischer sind, indem Sie positive Denkpraktiken wie Achtsamkeit und Dankbarkeit für dauerhafte Ergebnisse anwenden.

Deine Gedanken aktivieren deine Gene

Du sprichst mit jedem Gedanken, den du hast, zu deinen Genen. Das schnell wachsende Gebiet der Epigenetik zeigt, dass das, was Sie sind, das Produkt der Dinge ist, die Ihnen in Ihrem Leben widerfahren und die die Funktionsweise Ihrer Gene verändern. Tatsächlich werden Gene je nach Ihren Lebenserfahrungen ein- oder ausgeschaltet, und Ihre Gene und Ihr Lebensstil bilden eine Rückkopplungsschleife. Ihr Leben verändert nicht die Gene, mit denen Sie geboren wurden. Was sich ändert, ist Ihre genetische Aktivität, dh die Hunderte von Proteinen, Enzymen und anderen Chemikalien, die Ihre Zellen regulieren.

Es wird angenommen, dass nur etwa 5 Prozent der Genmutationen die direkte Ursache von Gesundheitsproblemen sind. Damit bleiben 95 Prozent der Gene, die mit Störungen verbunden sind, als Einflussfaktoren fungieren, die je nach Lebensfaktoren auf die eine oder andere Weise beeinflusst werden können. Natürlich liegen viele davon außerhalb Ihrer Kontrolle, wie Kindheitsereignisse, aber einige liegen vollständig in Ihrer Kontrolle, wie Ernährung, Bewegung, Stressbewältigung und emotionale Zustände. Die letzten beiden Faktoren hängen direkt von Ihren Gedanken ab.

Ihre Biologie buchstabiert nicht Ihr Schicksal, und Sie werden nicht durch Ihre genetische Ausstattung kontrolliert. Stattdessen wird Ihre genetische Aktivität weitgehend von Ihren Gedanken, Einstellungen und Wahrnehmungen bestimmt. Epigenetik zeigt, dass Ihre Wahrnehmungen und Gedanken Ihre Biologie kontrollieren, was Sie auf den Fahrersitz setzt. Indem Sie Ihre Gedanken ändern, können Sie Ihre eigene genetische Auswertung beeinflussen und gestalten.

Sie haben die Wahl, welchen Input Ihre Gene erhalten. Je positiver der Input, desto positiver der Output deiner Gene. Die Epigenetik ermöglicht es, Lebensstilentscheidungen direkt auf die genetische Ebene zurückzuführen und beweist, dass die Verbindung zwischen Geist und Körper unwiderlegbar ist. Gleichzeitig unterstreicht die epigenetische Forschung, wie wichtig positive Praktiken der psychischen Selbstfürsorge sind, da sie sich direkt auf unsere körperliche Gesundheit auswirken.

Meditation und Achtsamkeit bringen Sie in Kontakt mit der Quelle des Geist-Körper-Systems und geben Ihren Gedanken direkten Zugang zu nützlichen genetischen Aktivitäten, die über die genetische Aktivität in den Zellen auch die Funktion Ihrer Zellen beeinflussen.

Nutze deine Gedanken für dich

Sie haben viel mehr Macht als je angenommen, Ihre körperlichen und geistigen Realitäten zu beeinflussen. Ihre Denkweise wird von Ihrem Körper erkannt – bis hin zur genetischen Ebene, und je mehr Sie Ihre mentalen Gewohnheiten verbessern, desto mehr positive Reaktionen werden Sie von Ihrem Körper bekommen. Sie können nicht kontrollieren, was in der Vergangenheit passiert ist, das Ihr heutiges Gehirn geformt, Ihre Zellen programmiert und bestimmte Gene zum Einschalten veranlasst hat.

Sie haben jedoch in diesem Moment und in Zukunft die Macht, Ihre Perspektive und Ihr Verhalten zu wählen, was Ihr Gehirn, Ihre Zellen und Ihre Gene verändern wird.


So laden Sie Ihr Gehirn auf: Erhöhen Sie den Neurotransmitter-Spiegel

So laden Sie Ihr Gehirn auf: Erhöhen Sie den Neurotransmitter-Spiegel

Dopamin ist für seine Rolle bei der Sucht- und Verhaltensverstärkung bekannt, was bedeutet, dass es, wenn vorhanden, wiederholte Episoden von Drogenkonsum oder anderen Aktivitäten fördert. Dies bedeutet auch, dass Dopamin immer dann beteiligt ist, wenn Sie sich ein Ziel setzen und es dann erreichen, da dies Sie motiviert, sich weiterhin Ziele zu setzen. Dopamin ist in den Neuronen verschiedener Teile des Gehirns vorhanden: den Basalganglien, die die Bewegung kontrollieren, der Amygdala, die Emotionen und Angst sowie Verstärkung und Sucht reguliert, und dem präfrontalen Kortex, der bei der Entscheidungsfindung und der Bildung von Kurzschlüssen hilft -Terminspeicher. Allgemeiner gesagt ist dieser Neurotransmitter auch an der Bewegung beteiligt, insbesondere an der willkürlichen Bewegung. . Dopamin berührt also viele Bereiche unseres Lebens.

Acetylcholin ist ein Neurotransmitter, der mit vielen unserer geistigen Aktivitäten verbunden ist: Schlafen, Lernen und Auswendiglernen. Wie Dopamin ist es an der Bewegung beteiligt, insbesondere an der Muskelbewegung. Serotonin reguliert unsere Stimmungen und unterdrückt die Dinge, die uns menschlich machen: Essen, Schlafen, Paarung und Flucht vor Bedrohungen.

Noradrenalin hat ähnliche Funktionen wie die anderen oben genannten Neurotransmitter und beeinflusst das Belohnungssystem, die Verhaltens- und physiologische Reaktion, die Aufmerksamkeit, die Entzündungshemmung und die Wachsamkeit. Noradrenalin ist bekannt für seine Rolle bei der Kampf-oder-Flucht-Reaktion, aber es ist auch an der kognitiven Funktion beteiligt, was es uns ermöglicht, aufmerksam zu sein und uns der Dinge, die um uns herum passieren, bewusster zu sein. Dies kann eine positive Sache sein, wenn wir uns in einer Stresssituation befinden, insbesondere wenn wir uns auf die Dinge konzentrieren, die unsere Aufmerksamkeit erfordern. Noradrenalin ermöglicht es uns, unsere Arbeit eine Stunde vor Ablauf der Frist zu beenden oder die ganze Nacht zu lernen, ohne zu schlafen. Es belastet jedoch in großen Mengen unsere Gesundheit, es erhöht die Herzfrequenz, aktiviert die Freisetzung von Glukose (Energie) aus dem Speicher und erhöht die Durchblutung der Muskeln. Dauerstress ist schlecht für Ihren Körper.

Schlaf

Studien haben gezeigt, dass ein Nickerchen mit Tiefschlaf (langsamer Schlaf) und Träumen (REM-Schlaf) Ihr Gedächtnis verbessern kann. REM-Schlaf ist an der Gehirnentwicklung und dem Langzeitgedächtnis beteiligt, also stellen Sie sicher, dass Sie 7-8 Stunden Zeit haben. Vor allem acetylcholinerge Neuronen sind während der Traumphase des Schlafes aktiv. Es scheint, dass das Gehirn die Neurotransmitterspiegel mit Schlaf wieder auflädt, so dass der Schlaf dafür sorgt, dass Neurotransmitter wie Dopamin auf natürliche Weise erhöht werden. Studien zeigen, dass ununterbrochener Schlaf vor 12 Uhr die höchste Qualität hat.

- Machen Sie ein 1,5-stündiges Nickerchen

-Schlafen Sie ununterbrochen

-Gehen Sie vor Mitternacht ins Bett

Lichteinwirkung

Licht wurde zur Behandlung von saisonalen Depressionen verwendet, und häufige Exposition gegenüber hellem Licht zeigte einen erhöhten Dopaminspiegel in der Nähe der Augen an. Insbesondere natürliches Licht stimuliert die Serotoninsynthese. Es scheint, dass es einen Zusammenhang zwischen Serotonin und Sonnenstunden gibt. Eine hohe Sonneneinstrahlung hat auch zu einer größeren Verfügbarkeit von Dopaminrezeptoren geführt, was bedeutet, dass eine höhere Chance auf eine erfolgreiche Dopaminfreisetzung besteht. Da der Großteil unserer Arbeit und Veranstaltungen (Kurse, Meetings) drinnen ist, legen Studien nahe, dass wir mehr Zeit draußen verbringen oder in High-Lux- oder High-Illumination-Lampen investieren, wie sie zur Behandlung von Depressionen verwendet werden. Selbst an einem bewölkten Tag können wir einen höheren Lux von der Sonne als in Innenräumen feststellen.

- Holen Sie sich eine >1000 Lux-Lampe

-Verbringen Sie Zeit im Freien

- Holen Sie sich mehr Sonnenlicht

Übung

Es gibt Hinweise darauf, dass Bewegung die Synthese einer Vorstufe von Serotonin fördert: Tryptophan. Tryptophan kann aufgrund seiner Rolle als Schlafinduktor an Müdigkeit beteiligt sein. Daher kann Bewegung am effektivsten sein, wenn sie bis zum Ausmaß der Ermüdung führt. Das Training mit Gewichten, insbesondere mit schweren Gewichten, scheint sich auf den Acetylcholinspiegel zu auswirken, da es die Menge der Nerveneingänge in die Muskeln erhöht. Die Intensität des Trainings ist an der Erhöhung des Noradrenalinspiegels beteiligt, insbesondere bei aeroben Übungen aufgrund des erhöhten Blutflusses. Bewegung kann auch den Dopaminspiegel erhöhen, wenn Sie sich ein Ziel und eine Belohnung für das Erreichen dieses Ziels setzen. Je schwieriger das Ziel ist, desto mehr steigt Ihr Dopaminspiegel.

-Hebegewichte für 1-3 Sätze

- Machen Sie Aerobic-Übungen (Laufen oder Schwimmen)

-Stellen Sie einen Trainingsplan auf

-Höre nicht auf, bis du müde wirst

Andere Tipps

-Denk positiv

Dies erhöht nachweislich den Serotonin- und Dopaminspiegel und verbessert Ihre kognitiven Fähigkeiten, einschließlich Problemlösung und Aufmerksamkeit auf relevante Informationen.

Dies erhöht nachweislich den Dopamin- und Serotoninspiegel, da dies ein neues Denkmuster ist und die Produktion verschiedener Wellen (z. B. Beta, Delta) stimuliert. Wenn es schwierig ist, sich in der Stille zu konzentrieren, versuchen Sie, einige niedrige Hz-Wellen wie Theta oder Delta zu spielen, bis sich diese Wellen und die Ihres Gehirns synchronisieren.

-Vermeiden Sie übermäßiges Essen

Wenn Sie mehr essen, als Sie es normalerweise tun, kann dies den Noradrenalinspiegel senken und Schläfrigkeit verursachen, die Ihre Funktionsfähigkeit beeinträchtigt.

-Verwenden Sie verschiedene Arten von Speicher

Das Testen Ihres Gedächtnisses, insbesondere des Wahrnehmungslernens, beinhaltet Acetylcholin und wird Ihnen helfen, es effizienter zu nutzen.

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Hinter dem Buzz: Wie Ketamin das Gehirn eines depressiven Patienten verändert

Die Zulassung einer auf Ketamin basierenden Depressionsbehandlung durch die Food and Drug Administration im März sorgte unter anderem deshalb für Schlagzeilen, weil das Medikament einen völlig neuen Ansatz im Umgang mit einer Erkrankung darstellt, die die Weltgesundheitsorganisation weltweit als Hauptursache für Behinderungen bezeichnet hat. Die FDA-Zulassung ist die erste wirklich neue Art von psychiatrischen Arzneimitteln für jede Krankheit, die seit mehr als 30 Jahren auf den Markt gebracht wurde.

Obwohl das Anästhetikum Ketamin besser als Partydroge bekannt ist, sorgt es seit fast 20 Jahren für Aufregung in der Psychiatrie, seit Forscher erstmals gezeigt haben, dass es Depressionen innerhalb weniger Stunden lindert. Die schnelle Umkehr der Symptome stand in scharfem Kontrast zu den bestehenden Antidepressiva, deren Wirkung Wochen dauert. Nachfolgende Studien haben gezeigt, dass Ketamin bei Patienten wirkt, die auf mehrere andere Behandlungen nicht angesprochen haben und daher als "behandlungsresistent" gelten

Trotz dieser Aufregung wissen Forscher immer noch nicht genau, wie Ketamin seine Wirkung entfaltet. Eine führende Theorie schlägt vor, dass es das Nachwachsen von Synapsen (Verbindungen zwischen Neuronen) stimuliert und das Gehirn effektiv neu verdrahtet. Forscher haben diese Effekte in den Gehirnen von Tieren beobachtet, aber die genauen Details und der Zeitpunkt sind schwer fassbar.

Eine neue Studie eines Teams unter der Leitung des Neurowissenschaftlers und Psychiaters Conor Liston von Weill Cornell Medicine hat bestätigt, dass das Synapsenwachstum beteiligt ist, jedoch nicht so, wie viele Forscher erwartet hatten. Mit modernster Technologie zur Visualisierung und Manipulation des Gehirns von gestressten Mäusen zeigt die Studie, wie Ketamin zunächst Veränderungen der Gehirnkreislauffunktion induziert, das Verhalten von „depressiven&rdquo-Mäusen innerhalb von drei Stunden verbessert und erst später das Nachwachsen von Synapsen stimuliert.

Die Arbeit wirft nicht nur ein neues Licht auf die der Depression zugrunde liegende Biologie, sondern schlägt auch neue Wege vor, um zu erforschen, wie antidepressive Wirkungen langfristig aufrechterhalten werden können. &bdquoEs ist eine bemerkenswerte technische Meisterleistung, bei der sie im Laufe der Zeit Veränderungen in neuronalen Schaltkreisen visualisieren konnten, die den Verhaltenseffekten von Ketamin entsprechen&rdquo, sagt Carlos Zarate, Leiter der Abteilung für experimentelle Therapeutika und Pathophysiologie am National Institute of Mental Health, der es nicht war in das Studium eingebunden. &bdquoDiese Arbeit wird wahrscheinlich einen Weg dafür geben, was Behandlungen tun sollten, bevor wir sie in die Klinik bringen.&ldquo

Ein weiterer Grund, warum Ketamin die Forscher begeistert, ist, dass es anders wirkt als bestehende Antidepressiva. Anstatt einen der &ldquomonoamin&rdquo-Neurotransmitter (Serotonin, Noradrenalin und Dopamin) zu beeinflussen, wie es herkömmliche Antidepressiva tun, wirkt es auf Glutamat, den häufigsten chemischen Botenstoff im Gehirn. Glutamat spielt eine wichtige Rolle bei den Veränderungen der Synapsen als Reaktion auf Erfahrungen, die dem Lernen und dem Gedächtnis zugrunde liegen. Aus diesem Grund vermuteten Forscher, dass eine solche &ldquoneuroplastizität&rdquo im Kern der antidepressiven Wirkung von Ketamin liegen würde.

Ketamine&rsquos main drawback is its side effects, which include out-of-body experiences, addiction and bladder problems. It is also not a &ldquocure.&rdquo The majority of recipients who have severe, difficult-to-treat depression will ultimately relapse. A course of multiple doses typically wears off within a few weeks to months. Little is known about the biology underlying depressive states, remission and relapse. &ldquoA big question in the field concerns the mechanisms that mediate transitions between depression states over time,&rdquo Liston says. &ldquoWe were trying to get a better handle on that in the hopes we might be able to figure out better ways of preventing depression and sustaining recovery.&rdquo

Chronic stress depletes synapses in certain brain regions, notably the medial prefrontal cortex (mPFC), an area implicated in multiple aspects of depression. Mice subjected to stress display depressionlike behaviors, and with antidepressant treatment, they often improve. In the new study, the researchers used light microscopes to observe tiny structures called spines located on dendrites (a neuron&rsquos &ldquoinput&rdquo wires) in the mPFC of stressed mice. Spines play a key role because they form synapses if they survive for more than a few days.

For the experiment, some mice became stressed when repeatedly restrained, others became so after they were administered the stress hormone corticosterone. &ldquoThat&rsquos a strength of this study,&rdquo says neuroscientist Anna Beyeler, of the University of Bordeaux, France, who was not involved in the work, but wrote an accompanying commentary article in Wissenschaft. &ldquoIf you&rsquore able to observe the same effects in two different models, this really strengthens the findings.&rdquo The team first observed the effects of subjecting mice to stress for 21 days, confirming that this resulted in lost spines. The losses were not random, but clustered on certain dendrite branches, suggesting the damage targets specific brain circuits.

The researchers then looked a day after administering ketamine and found that the number of spines increased. Just over half appeared in the same location as spines that were previously lost, suggesting a partial reversal of stress-induced damage. Depressionlike behaviors caused by the stress also improved. The team measured brain circuit function in the mPFC, also impaired by stress, by calculating the degree to which activity in cells was coordinated, a measure researchers term &ldquofunctional connectivity.&rdquo This too improved with ketamine.

When the team looked closely at the timing of all this, they found that improvements in behavior and circuit function both occurred within three hours, but new spines were not seen until 12 to 24 hours after treatment. This suggests that the formation of new synapses is a consequence, rather than cause, of improved circuit function. Yet they also saw that mice who regrew more spines after treatment performed better two to seven days later. &ldquoThese findings suggest that increased ensemble activity contributes to the rapid effects of ketamine, while increased spine formation contributes to the sustained antidepressant actions of ketamine,&rdquo says neuroscientist Ronald Duman, of the Yale School of Medicine, who was not involved in the study. Although the molecular details of what happens in the first hours are not yet fully understood, it seems a restoration of coordinated circuit activity occurs first this is then entrenched by neuroplasticity effects in synapses, which then maintain behavioral benefits over time.

To prove that new synapses were a cause of antidepressant effects, rather than just coinciding with the improved behaviors, the team used a newly developed optogenetic technique, which allowed them to eliminate newly formed spines using light. Optogenetics works by introducing viruses that genetically target cells, causing them to produce light-sensitive proteins. In this case, the protein is expressed in newly formed synapses, and exposure to blue light causes the synapse to collapse. The researchers found that eliminating newly formed synapses in ketamine-treated mice abolished some of the drug&rsquos positive effects, two days after treatment, confirming that new synapses are needed to maintain benefits. &ldquoMany mechanisms are surely involved in determining why some people relapse and some don&rsquot,&rdquo Liston says, &ldquo but we think our work shows that one of those involves the durability of these new synapses that form.&rdquo

And Liston adds: &ldquoOur findings open up new avenues for research, suggesting that interventions aimed at enhancing the survival of these new synapses might be useful for extending ketamine&rsquos antidepressant effects.&rdquo The implication is that targeting newly formed spines might be useful for maintaining remission after ketamine treatment. &ldquoThis is a great question and one the field has been considering,&rdquo Duman says. &ldquoThis could include other drugs that target stabilization of spines, or behavioral therapies designed to engage the new synapses and circuits, thereby strengthening them.&rdquo

The study used three behavioral tests: one involving exploration, a second a struggle to escape, and a third an assessment of how keen the mice are on a sugar solution. This last test is designed to measure anhedonia&mdasha symptom of depression in which the ability to experience pleasure is lost. This test was unaffected by deleting newly formed spines, suggesting that the formation of new synapses in the mPFC is important for some symptoms, such as apathy, but not others (anhedonia)&mdashand that different aspects of depression involve a variety of brain circuits.

These results could relate to a study published last year that found activity in another brain region, the lateral habenula, is crucially involved in anhedonia, and injecting ketamine directly into this region improves anhedonia-related behavior in mice. &ldquoWe&rsquore slowly identifying specific regions associated with specific behaviors,&rdquo Beyeler says. &ldquoThe factors leading to depression might be different depending on the individual, so these different models might provide information regarding the causes of depression.&rdquo

One caveat is that the study looked at only a single dose, rather than the multiple doses involved in a course of human treatment, Zarate says. After weeks of repeated treatments, might the spines remain, despite a relapse, or might they dwindle, despite the mice still doing well? &ldquoOngoing effects with repeated administration, we don&rsquot know,&rdquo Zarate says. &ldquoSome of that work will start taking off now, and we&rsquoll learn a lot more.&rdquo Of course, the main caution is that stressed mice are quite far from humans with depression. &ldquoThere&rsquos no real way to measure synaptic plasticity in people, so it&rsquos going to be hard to confirm these findings in humans,&rdquo Beyeler says.


Parasympathetic Nervous System Dysfunction

Dysfunctions within the PSNS can be varied and may only affect one or more organs.

If the nerves in the system are damaged, this can interfere with messages being sent between the brain and organs such as the heart, blood vessels and sweat glands.

If there is a surplus of the neurotransmitter acetylcholine, this can result in some side effects. As this neurotransmitter sends signals to organs of the body involved in the PSNS, too much of this can result in cramps, muscular weakness, paralysis, diarrhea, blurry vision, and the overproduction of tears.

If the PSNS is under active due to nerve damage, this could result in symptoms such as having constantly high blood pressure and heart rate. This is because the parasympathetic is unable to function properly to calm down the body after times of stress, so you may find someone being in a constant state of stress when there is no visible trigger to this.

Autonomic dysfunction is a condition whereby the autonomic nervous system and its divisions do not work properly. This dysfunction can develop when nerves of the autonomic nervous system are damaged and can range from mild to life-threatening.

The most common cause of autonomic dysfunction is diabetes, but there could be hereditary reasons, as well as aging, Parkinson’s disease or chronic fatigue syndrome being some of the possible causes.

Below are some other symptoms of damage or dysfunction within the PSNS:

  • Issues with digesting food – not being able to digest properly or at a slower pace than normal.
  • Bladder dysfunction – this could result in incontinence or urine.
  • Abnormal sweating – the sweat glands may be producing too much or too little sweat.
  • Lack of pupillary response – the pupils may be unable to constrict after a stressful situation, so may always be appearing larger than normal.
  • Lack of salivation – this can result in food not being digested properly.
  • Bowel issues – this could be either constipation or too many bowel movements.
  • Being unable to control internal body temperature.
  • Visual problems, z.B. Unschärfe.

Autonomic dysfunction can be treated depending on the symptoms being experienced. For instance, if the cause of dysfunction is due to diabetes, controlling blood sugars will be the primary treatment.

In many cases, treatment of the underlying disease (if applicable) can allow damaged nerves within the ANS to repair and regenerate. Autonomic dysfunction can be diagnosed through a doctor taking their time in order to understand what exactly the issue is.

For example, using blood pressure monitors to test or high or low blood pressure, or using an electrocardiogram to measure heart rate.

Although medical conditions cannot always be treated, there are some quick solutions that may be useful in order to activate the PSNS if taking a while to recover from a stressful situation.

For instance, taking deep abdominal breaths can help in resetting the PSNS and bring heart rate down. Similarly, activities such as mindfulness, meditation and yoga have all been shown to help in relaxing and could even help bring the body to return to homeostasis.

For more serious parasympathetic dysfunction, seeking a doctor’s advice is always recommended.

About the Author

Olivia Guy-Evans obtained her undergraduate degree in Educational Psychology at Edge Hill University in 2015. She then received her master’s degree in Psychology of Education from the University of Bristol in 2019. Olivia has been working as a support worker for adults with learning disabilities in Bristol for the last four years.

How to reference this article:

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Guy-Evans, O. (2021, May 18). Parasympathetic nervous system functions . Simply Psychology. https://www.simplypsychology.org/parasympathetic-nervous-system.html

Article Sources

Biology Dictionary. (October 4, 2019). Sympathetic Nervous System. https://biologydictionary.net/sympathetic-nervous-system/

Britannica, T. Editors of Encyclopaedia (2020, May 12). Acetylcholine. Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/acetylcholine

Britannica, T. Editors of Encyclopaedia (2019, September 6). Parasympathetic nervous system. Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/parasympathetic-nervous-system

Lumen. (o.D.). Funktionen des autonomen Nervensystems. Retrieved May 5, 2021 from https://courses.lumenlearning.com/boundless-ap/chapter/functions-of-the-autonomic-nervous-system/

Nall, R. (2020, April 23). Your Parasympathetic Nervous System Explained. Healthline. https://www.healthline.com/health/parasympathetic-nervous-system

Tindle, J., & Tadi, P. (2020). Neuroanatomy, Parasympathetic Nervous System. StatPearls [Internet].


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3.2 What brain mechanisms are affected?

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Brain mechanisms: neurobiology and neuroanatomy

The brain is highly organized into a number of different regions with specialized functions. A region of the brain known as the hindbrain contains structures that are vital to the maintenance of life, such as centres that control breathing and wakefulness. The midbrain is a region that contains many areas that are important to a discussion of substance dependence, as these regions are involved in motivation and learning about important environmental stimuli, and reinforcing behaviours that lead to pleasurable and life-sustaining consequences, such as eating and drinking. The forebrain is more complex, and in humans the cerebral cortex of the forebrain is highly developed to give the ability for abstract thought and planning, and for associations of thoughts and memories. Specific regions of the forebrain have been shown by brain imaging techniques to be activated by stimuli that induce ‘‘cravings’’ in people with substance dependence, and other regions have been shown to function abnormally in people following acute or chronic substance use and dependence.

Communication in the brain takes place between the individual cells or neurons. The neurons communicate with one another through chemical messengers which are released at synapses ( see Fig. 3 ). When one neuron is excited, an electrical signal is sent from the cell body, down an elongated process known as an axon, which can extend short distances to nearby neurons, or can extend long distances to other brain regions. At the end of the axon is a terminal button. To communicate the message from the terminal button of one axon, to the next neuron, a space must be crossed. This space is known as the synapse or synaptic cleft. Chemical messengers are released from the neuron sending the message, or presynaptic neuron, to the receiving, or postsynaptic neuron. These chemicals, or neurotransmitters have specific structures and functions, and which chemical is released depends upon the type of neuron. Some of the more well-studied neurotransmitters that are relevant to psychoactive substances are dopamine, serotonin, norepinephrine, GABA, glutamate and the endogenous opioids.

The brain contains dozens of different types of chemical messengers. Each specific neurotransmitter binds to a specific receptor, like a lock to a key ( see Fig. 4 ). Binding of neurotransmitter to receptor can result in a number of different changes in the postsynaptic membrane. Receptors are named according to the type of neurotransmitter that they bind preferentially, for example, dopamine receptors and serotonin receptors. There are also many subtypes of each type of receptor. Psychoactive substances are able to mimic the effects of naturally occurring or endogenous neurotransmitters, or to interfere with normal brain function by blocking normal function, or by altering the normal storage, release and removal of neurotransmitters. One important mechanism by which psychoactive substances act is to block the reuptake of a neurotransmitter after it is released from the presynaptic terminal. Reuptake is a normal mechanism by which the transmitter is removed from the synapse by the presynaptic membrane. By blocking reuptake, the normal effects of the neurotransmitter are exaggerated. Psychoactive substances that bind and enhance the function of receptors are known as agonists, whereas those that bind to block normal function are known as antagonists.


Important Neurotransmitters & Their Functions

As mentioned already, about 50 neurotransmitters have been discovered so far. Out of these, a few of the most important neurotransmitters and their functions are discussed below.

Acetylcholin

This neurotransmitter was discovered in the year 1921, by Otto Loewi. It is mainly responsible for stimulating muscles. It activates the motor neurons that control the skeletal muscles. It is also concerned with regulating the activities in certain areas of the brain, which are associated with attention, arousal, learning, and memory. People with Alzheimer’s disease are usually found to have a substantially low level of acetylcholine.

Dopamine

Dopamine is the neurotransmitter that controls voluntary movements of the body, and is associated with the reward mechanism of the brain. In other words, dopamine regulates the pleasurable emotions.

Drugs like cocaine, heroin, nicotine, opium, and even alcohol increase the level of this neurotransmitter. A significantly low level of dopamine is associated with Parkinson’s disease, while the patients of schizophrenia are usually found to have excess dopamine in the frontal lobes of their brain.

Serotonin

Serotonin is an important inhibitory neurotransmitter, which can have a profound effect on emotion, mood, and anxiety. It is involved in regulating sleep, wakefulness, and eating. It plays a role in perception as well. The hallucinogenic drugs like LSD actually bind to the serotonin receptor sites, and thereby block the transmission of nerve impulses, in order to alter sensory experiences.

A significantly low level of serotonin is believed to be associated with conditions like depression, suicidal thoughts, and obsessive compulsive disorder. Many antidepressants work by affecting the level of this neurotransmitter.

Gamma-aminobutyric Acid (GABA)

GABA is an inhibitory neurotransmitter that slows down the activities of the neurons, in order to prevent them from getting over excited. When neurons get over excited, it can lead to anxiety. GABA can thus help prevent anxiety. It is a non-essential amino acid, that is produced by the body from glutamate. A low level of GABA can have an association with anxiety disorders. Drugs like Valium work by increasing the level of this neurotransmitter.

Glutamat

Glutamate is an excitatory neurotransmitter that was discovered in 1907 by Kikunae Ikeda of Tokay Imperial University. It is the most commonly found neurotransmitter in the central nervous system. Glutamate is mainly associated with functions like learning and memory. An excess of glutamate is however, toxic for the neurons. An excessive production of glutamate may be related to the disease, known as amyotrophic lateral sclerosis (ALS) or Lou Gehrig’s disease.

Epinephrine and Norepinephrine

Epinephrine (also known as adrenaline) is an excitatory neurotransmitter, that controls attention, arousal, cognition, and mental focus. Norepinephrine is also an excitatory neurotransmitter, and it regulates mood and physical and mental arousal. An increased secretion of norepinephrine raises the heart rate and blood pressure.

Endorphins

Endorphins are the neurotransmitters that resemble opioid compounds, like opium, morphine, and heroin in structure. The effects of endorphins on the body are also quite similar to the effects produced by the opioid compounds. In fact, the name ‘endorphin’ is actually the short form for ‘endogenous morphine’.

Like opioids, endorphins can reduce pain, stress, and promote calmness and serenity. The opioid drugs produce similar effects by attaching themselves to the endorphin receptor sites. Endorphins enable some animals to hibernate by slowing down their rate of metabolism, respiration, and heart rate.

Melatonin

It is the hormone produced by the pineal gland that also acts as a neurotransmitter. It basically controls the sleep-wake cycle. It is also associated with controlling mood and sexual behavior. The production of melatonin is dependent on light. Light to the retina inhibits the production of melatonin, while darkness has a stimulating effect on its production.

Nitric Oxide

It is a gas that acts both as a hormone and neurotransmitter, depending on the specific requirement. It can cause the blood vessels to dilate, besides preventing the formation of clots. This in turn, can promote the circulation of blood. Nitric oxide can increase the level of oxygen in the body, and improve memory, learning, alertness, and concentration. It is also responsible for causing the smooth gastrointestinal muscles to relax.

To sum up, neurotransmitters are chemicals that allow the nerves to communicate with each other, and thus, regulate the various functions of the body. A substantially high or low level of these chemicals can alter the functions of the entire nervous system.


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